Способ обработки сварных соединений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) 133 1 Р 9/50 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГ 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТНРЫТИ(46) 30.12,85. Бюл. ЬУ 48 (71) Магнитогорский дважды ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Зна мени еметаллургнческий комбинат им. В.И.Ленина и Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова(56) Авторское свидетельство СССР У 502057, кл. С,21 0 9/50, 1974.Авторское свидетельство СССР У 870459, кл. С 21 Э 9/50, 1979.(54)(57)СПОСОБ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, преимущественно полос из высокоуглеродистых низколегирован ных сталей, включающий охлаждение после сварки, термоциклирование зоны сварного соединения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения технологических свойств сварных соединений полос за счет повышения их пластичности, охлаждение сварного соединения ведут на воздухе в течение 4-8 с, термоциклирование проводят в течение 1 О с в интервале от 620-630 до 670- 680 С со скоростью нагрева и охолаждения поверхности сварного соединения 1.0-60 С/с, охлаждение в по следнем цикле осуществляют на воздухе до 520-600 С и при этой температуре производят зачистку грата.Изобретение относится к прокат ному производству и может быть использовано в цехах, где производится сварка встык оплавлением стальных полос преимущественно из высокоуглеродистых низколегированныхсталей под последующую холодную про. катку.Цель изобретения - улучшение тех йологических свойств сварных сое дийений полос за счет повышения ихпластичности., Изобретение осуществляется. следую 4 им образом.Сразу после окончания сварки концов полос встык оплавлением температура сварного соединения составляет 850-950 С, Через.4-8 с в зависимости от толщины концов полос после охлаждения на воздухе температура сварного соединения сни. жается до 600-640 С. Увеличение времени охлаждения шва на воздухе (более 8 с) приводит к охлаждению зоныо шва до температуры ниже 600 С и образованию в металле структур закалки (преимущественно мартенсита). Для устранения структуры закалки в металле шва требуется длительное время отжига (более 8 мин), что снижает производительность процесса получения сварного соединения. Сокращение времени охлаждения шва на воздухе (менее 4 с) даже для тонких полос толщиной 3 мм приводит к высоким температурам шва (730-800 С) перед началом термообработки и получению крупнозернистой структуры металла шва с низкой прочностью и пластичностью,Термоциклирование зоны сварного соединения при нижнем пределе тем" пературы цикла (менее 620 С) приоводит к образованию закалочной структуры (тростомартенсита). Кроме того, низкие температуры нагрева (менее 620 С) резко увеличиваоют время термообработки, что недопустимо при получении сварных соединений полос, которые получают преимущественно в потоке непрерывных технологических агрегатов, так как снижает производительность. Термоциклирование с верхним пре-, делом температуры поверхности сваро ного соединения (более 680 С) приводит к росту зерна, что снижает пластичность соединения.50 55 Зачистку грата сварного соедио кения производят при 520-600 С, что обеспечивает высокое качество сварного соединения, Увеличение температуры, при которой производится зачистка грата.(более 600 С), приводит к подкаливанию поверхности соединения в зоне зачистки и ухудшению качества шва, Зачистка грата при температуре ниже 520 С сопроовождается увеличением сопротивления инструменту в процессе зачист 5 10 15 20 25 30 35 40 45 С корость нагрева и охлажденияв процессе термоциклирования поддерживают в пределах 10-60 С/с.При этих скоростях в процессе термоциклирования наиболее полно реализуется эффект повышения пластичности сварных соединений полос встык, Увеличение скорости нагрева и охлаждения (более 60 С/с) вьюзывает появление отдельных блоков структур закалки (мартенсита) так как температура внутри сварного соединения может превьппать температуры превращений Ас и Асз , хотя на поверхности сварного соединения температура ниже точки Ас . Уменьшение скорости нагрева и охлаждения шва при термоциклировании нецелесообразно, поскольку эффект увеличения пластичности не проявляется.Время трмоциклирования шва в течение 10-40 с достаточно для проработки всего объема сварного соединения и обеспечивает его высокую прочность и пластичность. Увеличее времени термоциклирования , более 40 с). нецелесообразно, так так, не улучшая качества шва, увеличивает время термообработки сварного соединения. Уменьшение этого времени (менее 10 с) не обеспечивает получения достаточно пластичного сварного соединения,Охлаждение зоны сварного соединения в течение 10-80 с обеспечивает высокую пластичность шва без его подкаливания. Увеличение времени охлаждения.шва (более 80 с) нецелесообразно, так как это не приводит к улучшению качества сварного соединения. Уменьшение этого времени (менее 20 с) не обеспечивает выравнивания свойств по сечению шва, снижает его пластичность и качество.ки грата и способствует образованию "микротрешин, ухудшающих технологические свойства шва.Изобретение иллюстрируется следующими примерами,На стыкосварочной машине получали сварные соединения концов полос из высокоуглеродистой низколегированной стали марки 65 Г свременным сопротивлением разрыву920-990 ИПа. Размеры свариваемыхполос: толщина 3-5 мм, ширина 255465 мм. Химический состав стали65 Г соответствовал ГОСТ 14959-79.На стыкосварочной машине производили стыковую сварку концовполос оплавлением, последующуютермообработку по предложенномуи известным- способам и зачистку гра.та. Термообработку осуществлялипутем пропускания через шовэлектрического тока. Изменениетемпературы и времени нагрева иохлаждения шва в процессе его термообработки осуществляли путем изменения величины тока термообработки, что допускает конструкция сты-косварочной машины.Температуру поверхности сварногосоединения определяли с использованием пирометра, Качество шва определяли по величине угла при испытании на изгиб, Кроме того, определяли временное сопротивление разрыву (д ) зоны сварного соединения.Результаты испытаний приведеныв табл,1.Анализ табл. показывает, что оптимальным режимом обработки сварных соединений полос из высокоуглеродистых низколегированных сталейтипа марки 65 Г, обеспечивающим высокую пластичность (угол изгиба швабеэ разрушения более 80 С) и прочность, близкую к прочности основного металла, является охлаждение после сварки на воздухе в течение 48 с, термоциклирование в диапазонетемператур от 620-630 до 670-680 Ссо скоростью нагрева и охлаждения .10-60 С/с в течение 10-40 с, затемоохлаждение в течение 10-80 с до 520600 С, при которой производится зачистка грата (см. опыты 1,3,4,6,11-13) В опыте 2 уменьшено по сравнениюс рекомендуемым время охлажденияпосле сварки и снижен диапазон55 После сварки концов полос из стали марки 65 Г размерами 3,5 х 465 мм на сварочной машине производили следующим образом. Закалку шва производили путем нагрева до 850-870 С и охлаждения водой,а термоциклирование путемператур термоциклирования. Обаэти параметра однозначно влияют натехнологические свойства сварных соединений и при указанных измененияхснижают их пластичность, что приводит к уменьшению угла изгиба(в два раза). Аналогично влияют увели.чение времени охлаждения шва после сварки и уменьшение времени ох- О лаждения после термоциклирования.Опыты 14-6 проведены с полосойтолщиной 3,2 мм, для которой, используя предложенный способ, можнополучить угол изгиба сварного швао5 при испытаниях 90 . Поэтому результат опыта 14 (параметры соответствуют предлагаемым) следует признать хорошим, а 15 и 16 неудовлетворительными (диапазон температурнаходится за предлагаемыми пределами). Опыт 6 проведен с толщинойполосы 5 мм, для которой даже уголизгиба шва при испытании 80 являоется труднодостижимым результатом 25 в связи с тем, что величина нормальных напряжений в поверхностном слоепри изгибе увеличивается при увеличении толщины полосы, В связи сэтим следует признать результатыопыта 6 хорошими.Выходы за верхние пределы времени термоциклирования и времени охлаждения после термоциклирования практически не оказывают влияния натехнологические свойства шва, а 35лишь снижают производительностьпроцесса.Увеличение скорости нагрева искорости охлаждения при термоциклиро.ванин труднодостижимо и связано с 40большими затратами энергии.В опыте 10 температура зачисткиграта за верхним пределом, что ухудша.ет технологические, свойства шва .(уголизгиба составляет 55 ). Уменьшениео45 температуры зачистки шва (менеео520 С) затрудняет зачистку грата резцом, выводя его из строя и одновременно разрушая поверхностный слойшва из-за образования микротрещин.Проводили обработку сварных соединений по способу-прототипу.У3 1201335 б низкой пластичности и повышенной хруп-623 (в среднем 473).Таблица Время охлажденняпосле сва Диапазонтемператур термоциклирования, Сб Толщиполосы Скорость нагреваи охлажденияпри термоцнклировании, С/с Номер опыта ки,60 20-680 0 550 2 620-6 0 0-68 4 6 0-720 7 0 10 20-6 6 0 620-680 620-670 0 8 620-680 620-680 50 5 9 0 0-680 4 0 0 12 6 3 у 25 20-6 3 0 4 630-670,2 5 40-670 4 30-66 3 тем многократного чередования нагрева шва до 680-700 С и охлаждения водой. Термоциклирование проводили на различных этапах обработки шва.Результаты испытаний швов приведены в табл.2.Термообработка сварных соединений полос иэ высокоуглеродистых низколегированных сталей по способу-прототипу приводит. к получению швов кости, .что ухудшает технологические свойства шва.При получении сварных соединенийполос предложенным способом, обеспечивающим их высокую пластичностьи прочность, прокатываемость сварных соединений полос из стали 65 Гсоставляет в среднем 943, При получении сварных соединений полос изве стными способами прокатываемостьих на непрерывном стане составляет1201335 Продолжение табл.1 ВремяохлажТемпература Испытание сварныхграта, С соединений Угол изгиба шва при испытании,град 90 40 520 910 80 45 1030 70 30 530 90 920 60 560 10 600 930 90 30 30 50 780 580 20 80 870 1 О 590 35 40 1070. 580 25 750 550 30 40 60 800 540 30 30 1020 620 70 90 940 590 50 20 90 900 550.40 40 920 25 90 35 940 90 560 60 . 15 830 85 560 60 80 840 570. 60 15 Та блиц а 2 Последовательность Время тертермоциклирования моциклирования, е гол изгиба шва при спытании шва, град Перед первой закалкой 1870 40 200 15 200 После первой закагщи 1830 20 35 1 До и после первойзакапки 20 1810 40 200 ВНИИПИ Заказ 7963/24 Тираж 552 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Времятерморования, с дениятермоциклирования, с Температура зачисткио грата, С спытания сварных соединений